Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

PENGKONDISIAN SINYAL SIGNAL CONDITIONING. Sinyal output dari sensor pada sistem instrumentasi harus diproses dengan beberapa cara agar cocok dengan tahap.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "PENGKONDISIAN SINYAL SIGNAL CONDITIONING. Sinyal output dari sensor pada sistem instrumentasi harus diproses dengan beberapa cara agar cocok dengan tahap."— Transcript presentasi:

1 PENGKONDISIAN SINYAL SIGNAL CONDITIONING

2 Sinyal output dari sensor pada sistem instrumentasi harus diproses dengan beberapa cara agar cocok dengan tahap operasi berikutnya. Sinyal output barangkali sangat kecil sehingga harus dikuatkan, tidak linier sehingga perlu dilinierkan, bentuk analog sehingga harus diubah menjadi digital, berupa perubahan tahanan sehingga dibuat menjadi perubahan tegangan, mengandung noise sehingga perlu difilter dan lain-lain.

3 Semua perubahan ini disebut pengkondisian sinyal (signal conditioning). Sebagi contoh, output dari thermocouple adalah perubahan hambatan yang sangat kecil sehingga pengkondisian sinyal perlu dilakukan seperti pengubahan ke perubahan tegangan, penguatan, penghilangan noise dan lain-lain.

4 Proses pengkondisian sinyal Proteksi Proteksi bertujuan untuk mencegah kerusakan pada elemen berikutnya, seperti mikroprosesor, sebagai akibat dari arus atau tegangan yang tinggi. Proteksi bisa berupa resistor pembatas arus, isolasi, sekering (fuse) untuk memutus arus jika terlalu tinggi, polarity protection dan rangkaian pembatas tegangan.

5 Proses pengkondisian sinyal Mendapatkan tipe sinyal yang betul Ini dapat berarti membuat sinyal menjadi tegangan atau arus dc. Sebagai contoh perubahan tahana dari strain gauge harus diubah menjadi perubahan tegangan. Ini dapat dikerjakan dengan jembatan wheatstone.

6 Proses pengkondisian sinyal Mendapatkan level sinyal yang betul Sebagai contoh sinyal dari thermocouple sangat kecil berada pada skala milivolt. Jika sinyal ini dimasukkan dalam analog- to digital converter (ADC) sebagai input dari mikroprosesor maka sinyal ini harus dikuatkan terlebih dahulu menjadi skala volt. Untuk menguatkan sinyal digunakan amplifier.

7 Mengeliminasi dan meruduksi noise Sebagai contoh menggunakan filter untuk mengeliminasi noise dari sinyal. Memanipulasi sinyal Sebagai contoh membuat sinyal menjadi fungsi linier.

8 Operational Amplifier Operational amplifier merupakan dasar dari beberapa modul pengkondisian sinyal. Operational amplifier merupakan penguatan tegangan DC dengan penguatan yang tinggi, penguatan ini bisa mencapai kali atau lebih.

9 Operational Amplifier LM358 Low Power Dual Operational Amplifiers

10 Inverting amplifier Gambar disamping memperlihatkan rangkaian amplifier ketika digunakan sebagai inverting amplifier. Input diambil dari input inverting melalui resistor R 1 dengan non-inverting dihubungkan ke ground. Jalur feedback menghubungkan output R 2 dengan inverting input. Operational amplifier ini mempunyai penguatan dan perubahan tegangan output dibatasi ±10V. Tegangan input harus berada diantara V dan V. V in = I 1 R 1

11 Inverting amplifier Gambar disamping memperlihatkan rangkaian amplifier ketika digunakan sebagai inverting amplifier. Input diambil dari input inverting melalui resistor R 1 dengan non- inverting dihubungkan ke ground. Jalur feedback menghubungkan output R 2 dengan inverting input. Operational amplifier ini mempunyai penguatan dan perubahan tegangan output dibatasi ±10V. Tegangan input harus berada diantara V dan V. V in = I 1 R 1

12 -V out = I 1 R 2 Penguatan tegangan (gain) Operational amplifier mempunyai impedan yang sangat tinggi pada terminal input sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui X. maka arus I 1 melalui R 1 sama dengan arus melalui R 2 Beda potensial pada R 2 adalah (V x -V out ). Karena V x adalah nol maka beda potensial pada R 2 adalah –V out.

13 Non inverting amplifier Gambar disamping memerlihatkan rangkaian non inverting amplifier. Tegangan V x adalah pembagian R 1 /(R 1 +R 2 ) dari tegangan output.

14 Karena tidak ada arus yang mengalir pada kedua input dari amplifier maka tidak ada beda potensial pada keduanya, sehingga Vx=Vout. Maka besar penguatan (gain):

15 Protection Ada beberapa situasi dimana hubungan antara sensor dengan unit berikutnya seperti mikroprosesor dapat memungkinkan adanya kerusakan sebagai akibat dari arus atau tegangan yang tinggi. Arus yang tinggi dapat dilindungi dengan memasang resistor secara seri untuk membatasi arus dan sekering untuk memutus arus jika arus berada pada level yang tidak aman. Tegangan yang tinggi dan polaritas yang salah dapat dilindungi dengan menggunakan diode zener dan diode.

16 Diode zener seperti diode biasa dengan tegangan breakdown tertentu. Untuk memungkinkan tegangan maksimum 5 volt tetapi memberhentikan tegangan diatas 5,1 volt, maka dapat dipilih diode zener dengan range tegangan 5,1 volt.

17 Ada situasi dimana diinginkan isolasi yang lengkap dan menghilangkan hubungan elektrik antara bagian satu dengan bagian yang lain. Tujuan ini dapat dikerjakan dengan menggunakan optoisolator. Alat ini mengubah sinyal elektrik menjadi sinyal optic, kemudian diubah kembali menjadi sinyal elektrik. Sinyal input berupa sinyal inframerah dari Light Emitting Diode (LED). Sinyar inframerah kemudian dideteksi oleh phototransistor.

18 Filter Pasa sistem instrumentasi, sinyal dari sensor biasanya tercampur dengan noise atau sinyal parasit yang lain. Sinyal noise ini dapat dieliminasi dengan sebuah filter yang didesain untuk melemahkan sinyal noise yang tidak diinginkan tetapi meneruskan sinyal dari transduser tanpa mengakibatkan pelemahan dan distorsi yg berarti.

19 Filter adalah proses menghilangkan band frekwensi tertentu dari sinyal dan mengijinkan yang lain untuk ditransmisikan. Istilah pasif filter digunakan untuk filter yang hanya menggunakan resistor, capacitor dan inductor. Istilah aktif filter digunakan ketika filter juga menggunakan operational amplifier. Low–pass filter sangat umum digunakan pada bagian pengkondisian sinyal.

20 Jembatan wheatstone Jembatan wheatstone dapat digunakan untuk mengubah perubahan resistance menjadi perubahan tegangan. Ketika tegangan output Vo adalah nol, maka tegangan pada B harus sama dengan tegangan pada D.

21 Beda tegangan pada R 1 misalnya V AB, maka harus sama dengan tegangan R 3, misal V AD. Sehingga: I 1 R 1 = I 2 R 3 Ini berarti juga tegangan R 2, misal V BC harus sama dengan tegangan R 4, V DC. Karena tidak ada arus yang melewati R 1 dan arus R 4 sama dengan R 3. maka: I 1 R 2 = I 2 R 4

22 Jika kedua persamaan dibagi maka: Dikatakan jembatan berada pada pada kesetimbangan. Tegangan supply Vs dihubungkan ke titik A dan C. jik salah satu tahanan R berubah maka, penurunan tegangan pada R 1 adalah sebesar R 1 /(R 1 +R 2 ). Tegangan pada R 3 :

23 Sehingga beda potensial antara B dan D adalah: Misal R 1 berupa sensor yang mempunyai perubahan resistance, perubahan resistance dari R 1 menjadi R 1 +δR 1 memberikan perubahan output dari Vo menjadi Vo+ δ Vo dimana:

24 Jika δR 1 jauh lebih kecil dari R 1 maka persamaan diatas menjadi: Dengan pendekatan ini, perubahan pada tegangan output selanjutnya proporsional dengan perubahan resistance dari sensor.

25 Contoh Sensor temperatur mempunyai tahanan 100Ω pada 0 0 C dan digunakan sebagai salah satu lengan pada jembatan wheatstone. Jembatan ini setimbang pada temperatur dimana lengan yang lain juga 100Ω. Jika koeffisien temperatur dari sensor tersebut 0,0039/ 0 K, maka berapa tegangan output dari jembatan per derajat perubahan temperatur.

26 Misal tegangan supply 6 volt. Variasi tahanan pada platina terhadap temperatur adalah: R t =R 0 (1+αt) Dimana R t adalah tahanan pada t 0 C, R 0 tahanan pada 0 0 C dan adalah koeffisien temperatur, maka: Perubahan tahanan= R t -R 0 =R 0 α t =100 x 0,0039 x 1 =0,39 Ω / 0 K Karena perubahan ini kecil jika dibandingkan dengan 100Ω, maka pendekatan persamaan dapat digunakan.

27 Analog to Digital/Digital to Analog Converter (ADC/DAC) Embedded IC Card

28 Display Computer screen 7 segment Dot matrix LCD character


Download ppt "PENGKONDISIAN SINYAL SIGNAL CONDITIONING. Sinyal output dari sensor pada sistem instrumentasi harus diproses dengan beberapa cara agar cocok dengan tahap."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google